某煤礦采空區積水疏放措施
一、概況
北徐樓煤礦12203工作麵位於122采區西部,煤層傾角0~8°,平均煤厚1.4米。該工作麵與2004年10月回采完畢,由於受F1斷層影響,使16煤與12煤采空區層間距在此縮小為3米,為確保16206運輸順槽反向段的安全施工,必須提前對12203工作麵補麵老空水進行疏放。
1、鑽孔位置及環境:鑽孔位於16206運輸順槽,鑽孔頂板標高:-243.0m。該處巷道高度2.5m,寬度3.5m,巷道支護方式為:錨噴支護,支護狀況完好,沒有巷幫和巷頂噴體開裂現象。巷道屬局扇通風。
2、地層:本區屬華北型石炭二迭係全隱蔽式煤田,區內地層由新到老有:第四係(Q)、侏羅係(J)、石炭係(C)和奧陶係(O)。
其中上石炭統太原組殘留厚度81.88-166.77m,平均殘厚121.58m,由深灰色、黑灰色粉砂岩、泥岩、砂質泥岩、灰色石灰岩、灰綠色中細砂岩及煤層組成,共含煤17層,其中煤12、煤16為主采煤層;煤11、煤14、煤17為局部可采煤層。本孔施工地點位於14煤層層位,開孔層位為14煤層頂板八灰。鑽進至12煤層底板八灰,進入采空區,將采空區積水排出即達到施工目的。本孔揭露層位為12、14煤之間的地層,即八灰,八灰真厚度約3m。
二、疏放方法
經比較,決定采用井下鑽孔疏放,自16206運輸順槽向12203老空區下部施工5個放水鑽孔,利用老空水的壓力通過管道將水排入16206運輸順槽,然後通過巷道自流到中央水倉。
三、鑽孔設計及技術要求
1、鑽機窩設在16206運輸順槽中1#點前69米處,開孔標高-243米。
1#孔方位315°,仰角50°,孔深40米;
2#孔方位350°,仰角50°,孔深40米;
3#孔方位29°,仰角28°,孔深65米。
根據實際施工情況,鑽孔布置可適當調整。
2、鑽孔結構:0~12m孔徑φ159mm,下入φ127mm地質無縫鋼管,長度5m。終孔孔徑φ89mm。
3、止水套管:管徑φ127mm,壁厚4.5mm,長L=5米,采用無縫鋼管接裝閘閥和壓力表,用來控製放水量和測量積水壓力,泥漿泵壓入水泥漿液固定。孔口管固管止水後應用大於2Mpa的壓力進行耐壓試驗,試壓時間不得小於5分鍾。
4、孔口管固管試壓合格後,安裝井口閥,采取防噴措施後再繼續施工。
5、全孔無芯鑽進。
四、鑽探施工方案
由山東省煤田地質局第一勘探隊施工,礦技術科協調,礦方負責供電,排水管路附設,其餘工作及所須人員設備由一隊自行解決。先施工J1孔,根據放水效果依次施工J2、J3、J4和J5孔。指定專人測量放水量,確保積水疏放幹淨。
五、施工組織設計
1、設備和循環係統
(1)設備
鑽 機:XU-300型鑽機;
試壓泵: NBB250/50泥漿泵,作為注漿及試壓設備。
(2)其它材料:規格Φ108 mm、厚壁4.5 mm的地質鋼管(最上一節焊接相應法蘭盤)備足三孔使用,Φ108 mm閘閥(耐壓力>2.5MPa)3個。
(3)循環係統
用防塵管路通過鑽機立軸直接衝洗鑽孔,利用礦井下供排水係統,保證岩粉排出。
2、施工組織
施工人員10人,其中項目負責一人,負責全方位生產和與礦方聯係和交流。甲方配備項目負責一人,負責施工工程質量驗收、協調下料、井下運輸、供電、供水、通風。施工作業按“三八”製三班生產,隨時檢修及處理施工現場的文明生產,搞好文明施工。
3、施工設計
(1)鑽機窩施工
鑽機窩利用現有巷道,支護完好,無空頂、無懸矸、無離合頂,施工點裏外各5m範圍內無雜物,底板平整,無浮矸。要求鑽機窩高度不低於3.5m。
(2)鑽孔結構
Φ159mm孔徑12m,下入Φ127 mm孔口管5m,Φ89mm孔徑至終孔。
(3)孔口管固管
將套管下入孔內規定的深度,將配製好的水泥漿(水泥用425#,水泥:水=2∶1)通過注漿泵注入孔內,凝固48小時後掃孔至孔底,用泥漿泵向孔內壓水,做耐壓實驗,待壓力達到2MPa時,調整泵量,保持壓力5 min,若孔口管無鬆動、管外無返水,則孔口管固管成功。
4、施工工藝
(1)鑽孔測放
由礦技術人員按設計測放鑽孔方位及仰角,施工方嚴格按礦技術員測放鑽孔參數施工。
(2)用Φ108mm鑽頭鑽進5m,用Φ159mm鑽頭擴孔至5m,下入Φ127mm孔口管不少於3m(第一節上部焊接相應的法蘭盤),用泥漿泵將配製好的濃水泥漿(水泥標號425#,水泥:水=2∶1)壓入孔內,至管外返漿為止。待固管水泥凝固48小時後,用Φ89 mm鑽頭掃孔至套管項頭以上0.3m,用注漿泵向孔內壓水,做耐壓實驗,待壓力達到2Mpa時,調整泵量,保持壓力5 min,若孔口管無鬆動、管外無返水,則孔口管固管成功;若孔口管鬆動或管外返水,則應繼續注漿,掃孔後重新固管,直至固管成功;重新注漿固管不成功時,起出孔口管,若孔口管無法起出,則封孔後重新開孔。
(3)固管成功後用Φ89mm鑽頭無芯鑽進至12203采空區,孔內出水後即終孔。